汽车智能传感器装调与测试课件：视觉传感器标定

汽车智能传感器装调与测试

视觉传感器标定

场景某国产自主品牌汽车试制车间车间班组长王师傅、实习试制装调技师小刘在本轮装车任务中，实习试制装调技师小刘在王师傅的指导下完成了前视摄像头的安装与调试后，王师傅安排小刘对装调好的前视摄像头进行标定，王师傅比喻说：“我们要让汽车的眼睛适应一下自己的身体和周围的环境”。小刘对于“智能传感器标定”这个概念还比较陌生，如果你是小刘，你将如何开始工作？1.视觉传感器构成与工作原理？2.如何进行摄像头标定工作？提出问题任务导入情节人物➢能根据装调手册正确使用标定板及标定系统，完成前视摄像头系统的静态标定。➢能根据装调手册独立操作系统，完成前视摄像头系统的设置。任务目标视觉传感器由镜头模组(Lens

Module)、图像传感器、图像信号处理器、镜头壳体等部分组成➢镜头模组是专门用于接收光信号并将其汇聚在图像传感器上的装置。➢图像传感器上有许多感光单元，它们可以将光线转换成电荷，从而形成对应于景物的电子图像。➢图像信号处理器对数字图像信号参数进行优化处理。➢相机的后端有电源接口与数据接口，数据接口向外部计算机或处理器输出通过处理的图像信号任务实施视觉传感器的组成与工作原理

视觉传感器系统设置知识学习视觉传感器结构组成➢信号处理器与集成电路为图像处理部分➢处理器通过电源管理集成电路由外部提供能量，通过以太网等方式将处理后的图像信号传输给整车控制器或者ADAS控制单元任务实施视觉传感器的组成与工作原理

视觉传感器系统设置➢镜头模组与图像传感器为图像采集部分知识学习视觉传感器的工作原理图像传感器是视觉传感器的核心部件，将镜头所成的图像转变为数字或模拟信号输出。➢视觉传感器有感光耦合器件(CCD，ChargeCoupledDevice)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary

Metal

Oxide

Semiconductor)传感器

两种类型。任务实施

视觉传感器系统设置图像传感器CCD传感器和CMOS传感器的外观与接口知识学习➢每一行中每一个像素的电荷数据都会依次

传送到下个像素中，由最底端部分输出，经过传感器边缘的放大器进行放大输出。➢每个像素都会邻接一个放大器及A-D转换

电路，用类似内存电路的方式将数据输出。CCD传感器CMOS传感器任务实施

视觉传感器系统设置图像传感器知识学习➢在应用中工业相机还有感光度、信噪比、电子快门、动态范围、曝光控制、数据接口、镜头接口等参数。➢主要技术参数：色彩、传感器类型及尺寸(靶面尺寸)、分辨率、像元尺寸、帧率等。任务实施➢视觉感知系统是以相机为核心的环境感知系统。

视觉传感器系统设置视觉感知系统技术参数知识学习典型工业相机技术参数分辨率：➢数字工业相机直接与光电传感器的有效像元数对应。➢图像传感器是由许多像素点按照矩形点阵进行排列，横向像素点数H×竖向像素点数(V)，其乘积接近于相机的像素值。➢常用工业相机像素值为130万、200万、500万等。➢分辨率越高，相机成像越清晰。任务实施

视觉传感器系统设置视觉感知系统技术参数知识学习视觉感知系统技术参数帧率：➢相机采集传输图像的速率，每秒采集或曝光的帧数，单位为(fps，Frames/Sec)。光学尺寸(靶面):➢表示图像传感器感光部分的大小，一般用英寸(in)作为单位，数值为对角线长度。任务实施

视觉传感器系统设置常见光学尺寸型号的形状和对角线尺寸知识学习➢感光度。代表通过CCD或CMOS以及相关的电子电路感应入射光线的强弱。➢信噪比。是信号电压对于噪声电压的比值，单位为dB。➢电子快门。用来控制图像传感器的感光时间。任务实施

视觉传感器系统设置视觉感知系统技术参数知识学习任务实施

视觉传感器系统设置视觉传感器系统设置➢视觉传感器系统设置的步骤知识学习启动车辆和系统：➢启动设备及车辆，确保供电正常。启动摄像头：➢启动系统后，选择摄像头模块。任务实施

视觉传感器系统设置视觉传感器系统设置启动系统软件，调取摄像头的界面知识学习视觉传感器系统设置相机对焦：➢将光圈向O的方向调整到底，使焦距调整为最小值。对准车辆前方物体，旋转光圈调整焦距，调整到画面最清晰的状态。任务实施打开参数设置页面：➢打开参数设置页面

视觉传感器系统设置知识学习打开参数设置界面视觉传感器系统设置系统设置：➢通过系统设置操作界面右侧的参数设置界面进行操作。➢相机输出分辨率需根据应用场景进行选择。➢相机的触发模式有连续采集，软触发和硬触发三种。➢曝光设置可以选择自动和手动。任务实施

视觉传感器系统设置知识学习参数设置界面视觉传感器系统设置系统设置：➢增益可以调节成像亮度。增益越大，成像越亮。➢ISP图像处理可以水平翻转图像，垂直翻转图像和更改成像颜色。➢锐度，可以增加成像清晰度。➢白平衡主要功能是实现相机图像对实际景物的精确反映。➢抓拍设置可以定时间间隔抓取图片，保存指定格式的图片任务实施

视觉传感器系统设置知识学习参数设置界面操作准备￭每5人一组。￭组内推选出组长。分组方法：自愿组队法•

每5人一组，学生自愿组建

团队•

组内推选出组长5分任务实施技能操作

视觉传感器系统设置分组•

选组长组长组员2组员4组员1组员3钟分工注意事项•

小组成员轮流对视

觉传感器系统进行

设置。•

设置过程中将相关

内容填入表格。组内分工5分视觉传感器系统设置操作准备任务实施技能操作协助与

信息查询监督与管理记录操作操作钟5分任务实施技能操作视觉传感器系统设置

视觉传感器系统设置操作准备-制定计划工作

流程工

作

目

标工具

准备场地

整理工作

总结资料

查询任务

实施钟任务实施技能操作•智能网联传感器装调平台软件

与摄像头的匹配•视觉感知系统技术参数的设置5分

各小组推派代表

汇报计划制定情况汇

报

计

划视觉传感器系统设置操作准备提示钟•安全防护用品、视觉传感器等•智能网联传感器装调平台•平台装调手册•耐磨手套5分任务实施技能操作

视觉传感器系统设置资料/手册准备个人防护准备工具

准备场地准备钟•注意触电危险•系统设置参数符合要求•平台设备完好，避免损坏实操时间40

分钟(组长把控工作进度)将任务实施过程按要求填写记录在工作页表格中。任务实施技能操作

视觉传感器系统设置实训

操作学习要求！注意事项安全提示传感器标定(Calibration)是一种通过比较预先设定的标准

与实际感知结果，获取传感器特性参数，保证传感器的精度和一致性。➢目的：使得包括视觉传感器等在内的整个智能网联汽车环境感知系统的性能达到汽车生产厂要求的允许误差范围并使得多种传感器感知结果能够在统一的空间下融合。➢汽车企业技术文件中代称：扫描、校准(Aiming)和调整(Adjustment)等词。任务实施

视觉传感器静态标定传感器标定的概念智能网联汽车传感器标定工作的典型工作场景知识学习➢车辆尺寸改变、悬架调整与底盘高度变化。➢传感器元器件随着使用出现磨损与安装位置变化。➢传感器工作环境温度变化、颠簸震动、湿度过大、进水对传感器造成影响。➢自动辅助驾驶系统需要通过传感器融合进行工作，因此必须将多个传感器测量结果变换到统一的时空坐标系。➢传感器的生产制造过程存在工艺误。➢利用计算机视觉技术进行系统参数估计。➢传感器单元与其安装部件(如车内后视镜模块)在维修过程中被移动。➢传感器因为交通事故造成损坏。任务实施

视觉传感器静态标定传感器需要标定的原因知识学习任务实施

视觉传感器静态标定传感器需要标定的原因企业规定需要标定工作的应用场景知识学习任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器标定的原理➢前视摄像头工作原理知识学习视觉传感器标定的原理➢外部真实世界到相机的位置(坐标)转换之间所包含参数被称为外部参数(Extrinsic

Parameters)➢相机的位置坐标与像素点上的坐标之间的位置转化之间所包含的参数被称为内部参数(Intrinsic

Parameters)➢摄像头的标定工作是根据内部参数和外部参数的校准与软件补偿的过程任务实施

视觉传感器静态标定智能网联汽车传感器内部参数与外部参数知识学习任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器标定的原理知识学习视觉传感器标定参数列表视觉传感器标定的原理➢径向畸变发生在相机坐标系转为物理坐标系的过程中，沿着透镜半径方向分布的畸变。➢产生原因：光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲。任务实施

视觉传感器静态标定➢主要包括枕形畸变和桶形畸变两种。知识学习视觉传感器径向畸变➢切向畸变是由于透镜本身与摄像头传感器

平面或图像平面不平行而产生的任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器标定的原理➢产生原因：摄像头的制造偏差知识学习摄像头制造偏差示意图视觉传感器切向畸变视觉传感器外部参数：➢俯仰角(pitch)是指摄像头绕车辆坐标系y

(绿色)轴的转动角度➢偏航角(yaw)是指摄像头绕车辆坐标系z(蓝色)轴的转动角度➢横滚角(roll)是指摄像头绕车辆坐标系x(红色)轴的转动角度任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器标定的原理知识学习视觉传感器外部角度参数视觉传感器静态标定智能网联汽车视觉传感器标定分为静态标定和动态标定两类。➢静态(Stationary)标定又称固定标定(Fixed/In-shop)或离线标定，是在装配下线工位或者维修车间内，操作人员通过固定架设或手举目标物的方式对传感器进行标定工作。➢静态标定使用的目标物为黑白两色，具有圆形、方形等特定形状的标定板，最常用的是黑白棋盘格标定板。任务实施

视觉传感器静态标定知识学习视觉传感器标定板任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器静态标定视觉传感器静态标定的步骤知识学习➢放置车辆：场地平整，照明条件良好，具体参照标定相关手册。➢检查车辆状态：空气悬架系统设为“标准”档。方向盘回零、车轮摆正、空载、胎压正常，各摄像头无遮挡。➢准备标定板:根据手册选取相应型号的标定板。如图所示为7x5格黑白格标定板，采用6x4个内部顶点对视觉传感器进行标定。任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器静态标定知识学习7x5棋盘格标定板视觉传感器静态标定放置标定板：通过手册确定标定板放置方式与位置点的数量。➢手持式标定板：标定板距离和位置位于摄像头画面正中附近。➢支架式标定板：通常需要远、近2个标定

位置点，位置点可通过胶带标记法获得。➢根据车型不同，标定位置点的获取有的还采用激光瞄准及激光反射装置来完成。任务实施

视觉传感器静态标定知识学习视觉传感器静态标定系统标定：使用系统标定软件对视觉传感器进行标定。➢标定过程中，正常状态下图像中标定板的顶点被标记为不同颜色，界面右侧三条绿色进度条随着标定板移动而增长。➢三条绿色进度条分别表示标定板顶点位置、标定格大小和顶点对角线距离三类数据。➢系统标定完成后弹窗提示，点击“完成”(Finish)，关闭界面退出系统，标定作业结束。任务实施

视觉传感器静态标定知识学习视觉传感器标定界面视觉传感器静态标定➢一分钟标定一辆车的自动驾驶标定车间长啥样？任务实施

视觉传感器静态标定知识学习动态(Dynamic)标定又称移动标定

(Mobile/On-road)、在线标定或驾驶循环

校准。➢由智能网联汽车的ADAS或自动驾驶系统

通过自学习进行标定的作业方式，动态标定主要用于前视摄像头。任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器动态标定知识学习典型动态标定场地➢动态标定使用专门移动标定工具，形式为按照厂家规范进行5到30分钟的道路行驶，动态标定场地要元素丰富，应包含如树木、路灯、交通灯与交通标志、清晰的道路线等道路交通元素。任务实施

视觉传感器静态标定视觉传感器动态标定视觉传感器标定状态显示位置知识学习分工注意事项•

两名同学负责车辆

放置及车辆状态检

查。•

两名同学负责标定

板的准备和放置。•

一名同学负责系统

标定及标定问题检

查。组内分工5分视觉传感器静态标定操作准备任务实施技能操作协助与

信息查询监督与管理记录操作操作钟5分任务实施技能操作视觉传感器静态标定

视觉传感器静态标定操作准备-制定计划工作

流程工

作

目

标工具

准备场地

整理工作

总结资料

查询任务

实施钟任务实施技能操作提示•车辆放置及车辆状态检查。•标定板准备及标定板放置。•

系统标定及问题记录。5分

各小组推派代表

汇报计划制定情况汇

报

计

划视觉传感器静态标定操作准备钟•前视摄像头、视觉传感器标定套件等•智能网联传感器装调平台•平台装调手册•耐磨手套5分任务实施技能操作

视觉传感器静态标定资料/手册准备个人防护准备工具

准备场地准备钟•标定板搬运及放置不牢容易伤人•注意用电安全•系统